三峽水庫消落帶土壤有機質(zhì)、氮、磷分布特征及通量研究.pdf

1、消落帶作為水域和陸域生態(tài)系統(tǒng)的交錯帶，是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)、能量輸移和轉(zhuǎn)化的活躍地帶。在三峽水庫周期性蓄水期間，淹沒區(qū)土壤中的有機質(zhì)（SOM）、氮、磷可以通過間隙水與上覆水進行物理的、化學的和生物的交換作用，影響上覆水的水質(zhì)。因此，研究三峽水庫消落帶土壤有機質(zhì)、氮、磷含量分布及其對水環(huán)境的影響對于闡明消落帶土壤有機質(zhì)、氮、磷的生物地球化學循環(huán)具有重要意義。本論文主要分析了三峽水庫重慶主城-巫山區(qū)段消落帶區(qū)域土壤理化特征，調(diào)查了消落帶土壤有機

2、質(zhì)、氮、磷污染負荷時空分布特征，并利用收支平衡法構建了消落帶土壤有機質(zhì)、氮、磷的通量模型，利用簡化后的模型估算了其在淹水和落干條件下的交換通量。同時結合三峽水庫消落帶的實際環(huán)境條件，在室內(nèi)通過柱狀實驗模擬研究了有機質(zhì)、氮、磷在不同環(huán)境條件下的擴散通量，結果如下：
　?、偃龒{水庫重慶主城-巫山段消落帶土壤呈中性偏弱堿性；氧化還原電位偏低，整體上呈還原性；體積含水率較高。電導率的變化范圍大部分在0.25-0.75ms/cm之間。不同采

3、樣點位消落帶土壤電導率有一定差異；土壤粒徑組成表現(xiàn)為粉砂粒>砂粒>粘粒；土壤化學組成主要由 SiO2構成，其占土壤化學組成比例為41.13％-74.88%。
　?、诓煌寥李愋偷挠袡C質(zhì)含量整體上表現(xiàn)為黃壤>沖積潮土>紫色土；不同流域的有機質(zhì)含量整體上看來，三峽水庫支流流域的有機質(zhì)含量高于長江干流流域（甘井河流域除外）；2010年落干期消落帶土壤有機質(zhì)含量變化不大，2011年落干期消落帶土壤有機質(zhì)含量增加，2010年9月-2011年

4、4月淹水期間消落帶土壤有機質(zhì)含量增加。
　?、鄄煌寥李愋偷南鋷寥廊═N）含量表現(xiàn)為黃壤>紫色土>沖積潮土；不同流域全氮含量除龍溪河流域的全氮含量較高外，其余各流域無顯著性差異；2010年落干期間，消落帶土壤全氮含量變化不大，2011年落干期間消落帶土壤全氮含量減少，2010-2011三峽水庫蓄水期間，消落帶土壤全氮含量減少。各形態(tài)氮整體上看來，在落干期間，可轉(zhuǎn)化態(tài)氮（TF-N）、離子交換態(tài)（IEF-N）、弱酸可浸取態(tài)氮（

5、WAEF-N）、鐵錳氧化態(tài)氮（IMOF-N）、有機硫化物結合態(tài)氮（OSF-N）含量減少，但IEF-N和OSF-N整體下降幅度不大。非可轉(zhuǎn)化態(tài)氮（NTF-N）含量在2010年落干期間增加，在2011年落干期間略有下降。淹水期間，TF-N、IEF-N、WAEF-N、IMOF-N和OSF-N含量增加，但OSF-N增加較少。而NTF-N含量有降低。TN與OSF-N的相關性最顯著；WAEF-N與OSF-N相關性極顯著；TN，OSF-N與SOM呈顯

6、著性正相關；全磷（TP）與IEF-N呈顯著性正相關，與IMOF-N呈顯著性負相關；pH與IEF-N呈顯著性負相關，含水率與OSF-N呈顯著性正相關。
　?、苎芯糠秶鷥?nèi)不同土壤類型全磷含量表現(xiàn)為黃壤>沖積潮土>紫色土。不同流域全磷含量除甘井河流域的全磷含量較高外，其余各支流流域全磷含量均低于長江干流流域。2010年落干期間，消落帶土壤全磷含量變化不大。2011年落干期間，消落帶土壤全磷含量增加。在2010年-2011年淹水期間，消落

7、帶土壤全磷含量減少。各形態(tài)磷整體上看，落干期間，除了2011年無機磷（IP）和有機磷（OP）含量有增加外，其余IP、鐵鋁結合態(tài)磷（Fe/Al-P）、鈣結合態(tài)磷（Ca-P）和OP含量變化均不明顯。淹水期間，IP、Fe/Al-P含量降低，而Ca-P和OP含量變化不明顯。消落帶土壤Ca-P與TP和IP相關性顯著，F(xiàn)e/Al-P和OP的相關性較顯著，TN與OP，SOM與OP，SOM與Fe/Al-P之間具有顯著相關性，OP同pH呈正相關，同氧化還

8、原電位（ORP）呈負相關，消落帶土壤磷的釋放量和Fe/Al-P、OP呈顯著性正相關。
　　⑤消落帶土壤磷的吸附主要發(fā)生在前12h，而后達到平衡；磷吸附速率主要受粒徑小于50μm所占土壤組成比例的影響，其所占土壤組成比例越大，其磷的吸附速率越大。消落帶土壤磷最大吸附能力變化范圍在137.79-1975.59mg/kg之間，吸附效率的變化范圍在47.34-230.88L/kg之間。
　?、蘼涓善诮粨Q通量估算結果為：全氮通量 FN

9、落干期=-43845t，全磷通量 FP落干期=2025t，有機質(zhì)通量FSOM落干期=42208t。淹水期交換通量估算結果為：全氮通量FN淹水期=48764t，全磷通量FP淹水期=7932t，有機質(zhì)通量FSOM淹水期=-62117t。在一個淹水-落干周期中，消落帶全氮含量減少了4919t，有機質(zhì)含量增加了19909t，全磷含量減少了9957t。
　　⑦消落帶土壤TOC隨著上覆水濃度增加先表現(xiàn)為源后表現(xiàn)為匯；隨著pH增加交換通量呈倒―

10、U‖型；隨著溫度增加先表現(xiàn)匯后表現(xiàn)為源。消落帶土壤氨氮、硝態(tài)氮、無機氮隨著上覆水濃度增加實現(xiàn)由源到匯的轉(zhuǎn)變；隨著pH增加氨氮交換通量呈倒―U‖型，硝態(tài)氮和無機氮實現(xiàn)由匯到源的轉(zhuǎn)變；隨著溫度增加氨氮交換通量逐漸增加，硝態(tài)氮交換通量逐漸減少，無機氮實現(xiàn)由匯到源的轉(zhuǎn)變。磷酸鹽隨著上覆水濃度增加先表現(xiàn)為源后變現(xiàn)為匯；隨著pH增加磷酸鹽交換通量呈―U‖型；隨著溫度增加磷酸鹽交換通量先表現(xiàn)為匯后表現(xiàn)為源。不同氮、磷含量條件下硝態(tài)氮和磷酸鹽交換通量與